如何阅读Smalltalk程序

翻译于Smalltalk Tutorial中的readingSmalltalk.pdf.

本文简单介绍了Smalltalk语言的一些语法规则,Smalltalk语言中使用MVC模式来构建用户界面,即MVC模式是起源于Smalltalk语言的,不过Smalltalk的中文资料太少,这篇翻译文章也是为我自己将要写的续集文章——浅谈MVC框架模式做一个铺垫。

阅读Smalltalk程序

我对smalltalk语言的介绍是基于我处理其他语言的方法:

  1. 审查字符集和符号
  2. 审查保留字(关键字)
  3. 审查每个独特的语法格式
  4. 审查每个独特的语义形式
  5. 审查代码库 (虽然这一条要求只占了全部要求的20%,但它却要求你付出80%的努力)

那么从这里开始吧。

1.字符集和符号

标准字符集由十二个特殊字符组成:# : ^ . ' | " ; ( ) [ ]
符号有:{标识符} {数字} {字符串} {注释} {二进制操作符} {关键字} {特殊符号}

标识符
跟你所想的一样,除了使用大写字母开头,而不是下划线。

capitalLettersLikeThis    [✔︎]
rather_than_underscores   [✘]

数字
这个也是跟你想的一样

‘字符串’
使用单引号

”注释“
使用双引号

二进制操作符
由一个或两个字符组成,组成二进制操作符的字符在实现之间有一点不同,不过如果只是为了实现阅读Smalltalk程序这个目标,你可以假设任何不在上面的{特殊符号}里的非字母数字的字符可以组成{二进制操作符}.比如:

  • +
  • ++
  • ?*
  • ->

关键字
仅仅是一个有冒号结尾的标识符,比如anyIdentifierLikeThis:就是一个{关键字}。在Smalltalk里面,一个关键字只有在它形成“关键字消息”的时候才有意义,它是一种区域性的符号(不同于标识符或字符串),这意味着它作为一个单独的符号并不特殊。一些语言有像是BEGINEND之类的{关键字}在语言内有着特殊的意义,而关键字在Smalltalk中则不是这样的,这是一种严格的语法格式。

特殊符号
是一些特殊字符,作为分隔符来解析语言。
# 用于符号的开头如:#symbol
: 用于关键字的结尾如:keyword:
^ 用于问答对象如:^answerThisObject
. 分隔语句
' 限定一个字符串
| 表示临时变量
" 注释
; 级联语句
( 表达式的开始
) 表达式的结束
[ 闭包域的开始
] 闭包域的结束

2.保留字

有五个保留字:nil false true self super.
这些都是保留字,因为编译器、优化器和VM都知道它们。
nil
这个值代表未初始化的值,它也代表了某个值可能忘了初始化,就好像“我没有主意”,“从未有过任何值”之类的。nil有时候会被NullObject或是ExceptionalValues错误的使用。
true and false
分别属于单例类True和False。
self
当你在阅读或是使用这个词时,表示你当前使用的对象的引用。如果对象的类没有这个方法,你要去最近的超类(父类)中读取这个方法。
super
与self表示相同的引用对象。
阅读下面这一段100次,直到你接受了这个事实才继续往下看。
为什么两个名字会指向相同的对象呢?这可能很难理解直到你使用它,super和self是指同一个对象,当你试图弄清楚对象将执行哪个方法来响应发送的消息时,假设对象的类没有这样的方法。换句话说,如果对象的类确实有一个方法来传递你发送的消息,始终会从对象的超类中开始查找这个方法。这样你就可以扩展超类的行为,而不必重写它。比如,定义和超类一样的方法aMethod,然后:

>>aMethod
        super aMethod.
        self doSomeMoreStuff.

或者定义aMethod来做一些新的事情,然后跟着超类的方法。

>>aMethod
        self doSomeMoreStuff.
        super aMethod.

3.语法格式

在Smalltalk中有一个很重要的,但你以前可能不太熟悉的概念:
任何事物都是对象
以及
所有代码都采用单一的概念形式:anObject withSomeMessageSentToIt.(注:Smalltalk中的消息发送机制)
如果你想继续使用C++、Java或其他面向对象的语言工作,那么你很可能不能理解这是什么。
如果它开始对你有意义,那你就停止阅读Smalltalk,因为你正处于危险之中,稍后将详细介绍这些...
这里有六个语法格式:
1. 一元消息发送

        object isSentThisUnaryMessage.

2. 二元消息发送

        object {isSentThisBinaryOperator} withThisObjectAsOperand.

3. 关键字消息发送

object isSentThisKeywordMessage: withThisObjectAsParameter.
object isSent: thisObject and: thisOtherObject.
object is: sent this: message with: 4 parameters: ok.
object is: sent this message: with parameters: (1 + 2). 
object is: (sent this) message: (with) parameters: (3).

这可能有一些奇怪,直到你明白为止。关键字消息写成C函数调用可能会看起来像这样:

isSentThisKeywordMessage(object,andParameter); 
isSentAnd(object,thisObject,thisOtherObject); 
isThisWithParameters(object,sent,message,4,ok); 
isMessageParameters(object,this(sent),with,(1+2));
isMessageParameters(object,(this(sent)),(with),(3));

关键字消息就像这样:

isSentThisKeywordMessage: 
isSent:and:
is:this:with:parameters: 
is:message:parameters:

注意一个参数,或是一个二元消息的操作符,既可以是一个对象,也可以是向一个对象发送的消息。就像在C里面一个参数可能是操作符,也可能是操作数;既可以是一个字面值{对象},一个常量,一个变量,一个指针表达式,或是一个函数调用。
4. 代码块(也叫闭包)

[thisObject willGetThisUnaryMessageSentToIt]
[:someObject| someObject willGetThisMessage]
[:first :second| thisObject gets: first and: second]
[:first :second| first gets: thisObject and: second]

一个块可以被认为是一个临时类的唯一实例,没有超类,只有一个方法。{不是真的,但是这样思考直到你真的明白}。什么是一个方法?这取决于参数的数量:

如果一个闭包含有 这是唯一已知的方法
没有参数 ["一个没有参数的闭包"] value
一个参数 [:x| “有一个参数的闭包”] value: actualParameter
两个参数 [:x :y|"有两个参数的闭包"] value:firstActual value:secondActual
...

示例:

[object messageSent] value.

当这个必报接受一个一元消息,这个一元消息messageSent将被传递给对象object。

[some code] value.

value消息将会是闭包执行some code。
[:one| any code can be in here] value: object.
value: object消息将会与第一个参数one绑定,然后执行代码。
5. 返回值
^ resultingObject
任何方法都会至少有一个返回值,即便你看不到它。一般情况下你都可以看到它,在方法的最后一行,如果你没有看到它,默认将会返回^self
它的另一个作用是提前退出,比如:

object isNil ifTrue: [^thisObject].
object getsThisMessage.
^self

这可能会让你有些不习惯,因为这不符合结构化编程里面的“单一入口/单一出口”原则。注意Smalltalk的程序很短,不,是非常的短,我们根本不在乎。一个方法仅仅只有几行程序会让你头脑清楚,并且如果我们以后要对所有的出口点作出改变也比较容易。
6. 定义方法
使用浏览器时,实际上并没有看到这种语法形式,但是当Smalltalk在外部环境中被描述时,使用以下语法来表示方法的定义:

  • 一元
ClassName>>methodSelector
someObject getsThisMessage. someOtherObject 
getsThisOtherMessage.
^answerYetAnotherObject

这意味着类名“ClassName”有一个一元消息方法methodSelector,它的定义如上面的代码所示。

  • 二元
ClassName>>+ operand
instanceVariable := instanceVariable + operand.
^self

这意味着类名“ClassName”有一个二元消息方法+ operand,它的定义如上面的代码所示。

  • 关键字
ClassName>>keyword: object message: text
Transcript nextPut: object; nextPut: ' '; nextPutAll: text; cr.

这意味着类名“ClassName”含有一个定义了两个参数的关键字消息方法keyword: message:,它的定义如上面的代码所示。
7. 赋值
好吧,我撒谎了,这是第七个语法格式。
在前面那个二元消息方法中,你看到了赋值语句,它非常的特别,有两个原因:

  1. 因为它可能是一个二进制消息,但事实并非如此。
  2. 因为它没有遵循其他消息的一致形式:
someObject isSentSomeMessage

(注:没有遵循消息发送的形式)
8.级联
好吧,我又撒谎了,两次。这是第八个语法格式,另一个“一致形式”的例外。在前面的关键字消息方法中,你看到了一些分号。分号是这些东西的缩写:
发送下一个消息到相同的对象(接受前一个消息的对象)
因此,下面的示例

Transcript nextPut: object; nextPut: ' '; nextPutAll: text; cr.

是指
发送nextPut: 这个关键字消息(和参数object)给一个叫做“Transcript”的对象,
然后发送另一个nextPut:消息(和参数' ')给同一个对象(Transcript),
然后发送一个nextPutAll:消息(和参数text)给相同的对象,
然后发送一个cr消息给它,
最后,把自己作为这个方法的返回值.(在结尾隐含了^self)。

4.运算符优先级

每个人都喜欢记忆练习。你知道多少种优先级和结合性的组合?你应该知道多少?以下是Smalltalk的规则:

消息 优先级
一元 高优先级
二元
关键字
符号 低优先级
其他 从左至右

当然,括号可以改变优先级,就像其他语言,就是这样!
你会觉得不能这样做,它并不会像你想像的那样运行:

3 + 4 * 5 = 35 ! ? !

但是它的确这么做了,这才是对的。
这非常的愚蠢!
是的,它非常的愚蠢,把你逼疯了大约一个星期,然后它就消失了,就像没有问题一样。
(注:因为在Smalltalk中并不遵循四则运算的优先级,而是从左至右运算)

就是这样

让我重复一遍——就是这样!这就是整个语言,剩下的就是学习库,学习这门语言的技巧和方言。
现在,精明的读者可能在想一些东西,比如:
等一下,独特的语义形式在哪里?你并没有讲控制流,也没有涉及到变量、类型、分配和重新分配内存、指针、模版、虚函数、静态方法等等...
很好,不过这是错误的,我涵盖了所有这些。好吧,好吧,你赢了。我从来没讲过关于变量的任何东西,那是因为它没有,除了赋值语句:

instVar1 := 'aString'.

以及临时符号:

|aTemp anotherTemp|

你可以定义实例变量,通过在browser窗口中输入它们的名字,以及将类变量输入到不同的特殊位置。这里没有特殊的语义格式,因为它们不是代码的一部分,这里没有类型,也没有算法,转换,解引用之类的‘builtin’语法,这里有分配,不过只能通过消息发送:

someClassName new

并且这里无法重新分配,当最后一个对象的引用不存在的时候,对象被垃圾回收了。你不能使用*(void *)(0),其他东西都不存在。
假的,你说。你没有提到检查控制流的特殊语法。
是的,我没有,没有提到任何相关的语法,因为你不需要这样的概念,就像控制流会打乱你的语法一样。
oh,不要觉得不可思议,当然你会觉得,它完全是特别的。
很抱歉让你失望了,还记得我说过的“一个块可以被认为是一个临时类的唯一实例,没有超类,只有一个方法“吗?
这就是真相,block还会对其他一些消息作出响应,就像:

[ ] whileTrue: [ ]

意思是“发送一个消息给一个对象”,从字面上发送一个关键字消息whileTrue:(以及一个参数(第二个block))给一个对象(第一个block)。你认为当它(第一个block)得到这样一个消息时,会做什么?第一个block将会对自身进行计算(发送一个value消息给自己),如果结果为真,将会把value消息发送给第二个block,然后重新开始。否则,它会退出并返回false。
当然,布尔值也有类似的消息方法:

False>>isTrue: aBlock
        ^nil
False>>ifFalse: aBlock
        ^aBlock value

False是一个类,它有两个消息的方法。由于每个对象false都是类False的实例,所以没什么可测试的。它会忽略ifTrue:的请求,当接受ifFalse:的请求时,它总是会做点什么。另一个类,True,跟False有刚好相反的特性。(别再想这个了,你会开始认为Smalltalk不想某些人认为的那么慢,比如,它比Java快...)

检查这个库,看看如何变更这些简单的主题来建立你曾经想过的那些控制结构,除了一个,没人会把switch/case语句放在库中。这会让初学者不爽,以后你会发现你的方法总是很短,不能容下这样的语句,如果你想要使用它们,这意味着你的设计没有利用好多态性,所以你应该修复你的程序...

最后一个语法糖是:

'这是一个字符串'
#这是一个符号

这两者几乎是相同的,只是后者是一个单例,有一个唯一的哈希值,用于查找之类的,但你可以忽略它。

希望这些能帮助你尝试阅读Smalltalk程序,不过你要当心!当你理解了所有的这些,你可能会发现很难继续使用你现在正在使用的语言...无一例外,我已经警告过你了;-)

下一步是什么?

为了进一步探索Smalltalk,你可以:
安装
Object Arts的Dolphin Smalltalk
非常精彩的作品,玩玩它,尝试一些示例,阅读教育中心的材料。
(这些都是免费的,直到你上瘾)
阅读
comp.lang.smalltalk
Smalltalk: Best Practice Patterns (Kent Beck)
Smalltalk Companion to Design Patterns (Brown, et al)
(和你喜欢的其他Smalltalk书籍)
掌握
Cincom系统的VisualWorks
不可思议的工具集,Smalltalk行业的标杆,强大且稳定。
一个巨大的类图书馆(a.k.a已经为你做了这些工作)
(非商业版本的VisualWorks也是免费的)。


以上就是reading smalltalk这本小小的smalltalk教程的全部翻译内容,如果我有翻译得不好的地方或是错误,希望大家可以提出来,我会改掉它。

smalltalk是一门不同于其他语言的面向对象语言,它的所有功能几乎都是基于消息发送机制,这是其他语言没有的特点。很多设计模式的诞生其实都是在Smalltalk语言中,包括四人帮写的《设计模式》一书,也使用了C++和Smalltalk共同来描述那些模式。除此之外,Smalltalk拥有许多方言和不同的环境,就像Lisp一样。上面提到的Dolphin Smalltalk是一个,Squeak也是一个比较活跃的Smalltalk方言和环境。

如果有机会我会继续翻译Squeak方言的一些简单教程,希望这些内容能帮助大家了解Smalltalk,以及更好的学习设计模式。

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